Искусственные источники ИИ и загрязнении окружающей среды радиоактивными веществами

По биологической значимости искусственные источники ИИ и загрязнении окружающей среды РВ располагаются в следующем порядке: Использование ИИ и РВ в медицине Ядерные и термоядерные взрывы Атомная энергетика Источников ИИ в быту Ориентировочные дозы, которые получают люди при проведении некоторых медицинских процедур, представлены в таблице.

Медицинская процедураДоза Флюорография легких2 Рентгеновский снимок зубов (ортопантография)5 Рентгеноскопия органов грудной полости10 Рентгеноскопия органов брюшной полости15 Лечение злокачественных опухолейдо 5000 Ориентировочные значения поглощенной дозы при некоторых медицинских процедурах, сЗв В среднем при медицинских обследованиях на одного жителя Земли в год приходится доза облучения, эквивалентная 0,4 мЗв.

Наиболее распространенным видом излучения, применяемым в диагностической практике, являются рентгеновские лучи: на каждую 1000 жителей приходится от 300 до 900 обследований в год. Внедрение технических усовершенствований (компьютерной томографии, использование более чувствительных пленок, электрографии, рационального экранирования и пр.) позволяет резко снизить дозы облучения без уменьшения диагностической и лечебной эффективности процедур. Радиоизотопы применяются для исследования различных процессов, протекающих в организме, и для локализации опухолей: в промышленно развитых странах на 1000 населения приходится около радиоизотопных исследований. Одним из наиболее эффективных методов лечения опухолевых заболеваний является лучевая терапия.

Ядерные и термоядерные взрывы

1 – заряд урана-235 или плутония-239; 2 – обычное взрывчатое вещество (запал для соединения кусков урана с целью достижения критической массы); 3 – оболочка из металла большой плотности Схематическое представление конструкции атомной бомбы

Схематическое представление деления ядра 235 U

Ядерный взрыв в атмосфере

СтранаГодЧисло взрывов США СССР-Россия Франция Великобритания Китай Индия1974, Пакистан19985 Общее количество ядерных взрывов на территории земного шара

При атомном взрыве образуются продукты деления ядерного горючего 235 U, 238 U, 239 Pu с образованием сложной смеси из 200 изотопов 36 химических элементов с периодом полураспада от 1 с до млн лет. По характеру излучения все они относятся к бета- и гамма+бета-излучателям, кроме 147 Sm и 144 Nd – альфа- излучатели. Дополнительным источником радиоактивного загрязнения местности служит также наведенная радиоактивность, возникающая в результате воздействия потока нейтронов, образующихся при цепной реакции деления урана или плутония на ядра атомов различных веществ окружающей среды.

Высокодисперсные фракции продуктов ядерных взрывов поднимаются в верхние слои атмосферы и годами и даже десятилетиями циркулируют там, распространяясь вначале над своим полушарием, а зaтeм и над всей территорией земного шара, и лишь постепенно выпадают на поверхность Земли. В течение 10 лет, когда испытания проводились наиболее интенсивно, население Земли получило за счет глобальных выпадений дополнительно 2 мЗв (одна годовая доза от естественного фона).

Наибольший практический интерес для радиобиологии представляют следующие искусственные радионуклиды: 131 J, 89 Sr, 90 Sr, 137 Cs, 134 Cs 140 Ba, 144 Ce. Активность продуктов ядерного деления быстро снижается в первые часы и сутки, например, в первые сутки наблюдается снижение активности в 50 раз.

Время, ч Относительная активность Время, ч Относительная активность , , , , , , , ,25 Снижение активности ПЯД с течением времени

При термоядерных взрывах в момент реакции синтеза возникает интенсивный поток нейтронов, вызывающих образование значительного количества продуктов активации – наведенную радиоактивность. Термоядерные реакции протекают при температурах, достигающих нескольких миллионов градусов. В этих условиях ядра легких элементов, двигаясь с большими кинетическими энергиями, будут сближаться и объединяться в ядра более тяжелых элементов, например: 2 1 D T 4 2 He n + E (17,57 МэВ)

На этом принципе основано устройство термоядерных зарядов, состоящих из плутониевого запала, служащего для создания высокой температуры, и смеси изотопов водорода–дейтерия и трития. Основными источниками загрязнения окружающей среды являются радиоактивные осколки 238 U, 239 Pu, тритий 3 Н и радиоуглерод 14 С. В результате проведенных до 1959 года термоядерных взрывов в земной атмосфере образовалось около 560 кг 14 С.

При воздушном взрыве РВ распыляются на большой площади, но под влиянием атмосферных осадков, выпавших в момент прохождения радиоактивного облака, может повыситься загрязнение в том или ином районе. Взрывы средней и малой мощности (до нескольких килотонн тротилового эквивалента) загрязняют в основном тропосферу – на высоте 18 км, мелкие и крупные частицы выпадают на расстоянии нескольких сот километров от эпицентра, образуя локальные радиоактивные загрязнения.

Крупные взрывы в несколько мегатонн загрязняют, главным образом, стратосферу на высоте 80 км. Воздушными течениями частицы продукты ядерного деления (ПЯД) способны совершать очень большой путь, вплоть до нескольких оборотов вокруг земного шара, образуя в результате выпадения глобальные загрязнения. Продукты взрывов распределяются следующим образом: при воздушном взрыве 99% задерживается в стратосфере; при наземном взрыве 20% попадает в стратосферу, а 80% выпадает в районе взрыва; при взрывах у поверхности моря 30% остается в стратосфере, а 70% выпадает локально.

ПЯД могут находиться в тропосфере 2-3 месяца, в стратосфере – 3-9 лет. По данным исследователей, из имеющихся в стратосфере ПЯД ежегодно осаждается 10% 90 Sr и 137 Cs. По данным Научного комитета ООН по действию атомной радиации, при испытаниях ядерного оружия, проводимых до 1963 года, суммарная мощность взорванных боеприпасов и устройств составила 510,9 мегатонн по тротиловому эквиваленту, в т.ч.: при воздушных взрывах – 406,2 Мт, при наземных – 104,7 Мт. Выпадение радионуклидов составило в МКи: 3 H – 360, 14 C – 6,2; 55 Fe – 50, 89 Sr – 2800, 90 Sr – 12,2, 106 Ru – 330, 144 Ce – 182,4, 137 Cs – 19,5, 239 Pu – 0,32.

Схема ядерного взрыва